Стальной квадрат 20ХГСНМ: конструкционный сортамент из хромомарганцево-никель-молибденовой стали
Стальной квадрат 20ХГСНМ — горячекатаный профиль квадратного сечения, изготовленный из конструкционной легированной стали марки 20ХГСНМ (хромомарганцево-никель-молибденовая группа). Данная марка относится к улучшаемым сталям и применяется преимущественно для высоконагруженных деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках. Квадрат из неё поставляется в термообработанном или горячекатаном состоянии в зависимости от требований заказчика.
Химический состав и механические свойства
Марка 20ХГСНМ содержит углерод в пределах 0,17–0,23 %, хром 0,8–1,1 %, марганец 0,8–1,1 %, кремний 0,4–0,7 %, никель 0,5–0,8 %, молибден 0,2–0,3 %. Такое сочетание легирующих элементов обеспечивает прокаливаемость до 40–50 мм в поперечнике, что критично для квадрата сечением 20 20 мм и выше. После закалки и высокого отпуска достигается сочетание прочности и вязкости, необходимое для ответственных узлов.
| Сечение квадрата, мм | Предел текучести, МПа | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Ударная вязкость KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 20 20 | 835 | 1030 | 12 | 59 |
| 30 30 | 835 | 1030 | 12 | 59 |
| 40 40 | 785 | 980 | 14 | 59 |
| 50 50 | 785 | 980 | 14 | 49 |
| 60 60 | 735 | 930 | 14 | 49 |
Сортамент и точность прокатки
Квадрат 20ХГСНМ выпускается по ГОСТ 2591-2006 (горячекатаный) и ГОСТ 8559-75 (калиброванный). Стандартные размеры — от 8 8 мм до 100 100 мм. Точность прокатки нормируется по группам В и Г для горячекатаного сортамента, для калиброванного — по h11 и h12. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины для горячекатаного и 0,2 % для калиброванного. Поставка осуществляется в прутках длиной 2–6 м или в мотках для малых сечений.
Термообработка и режимы
Для получения требуемых механических характеристик квадрат 20ХГСНМ подвергают закалке при 880–900 C в масле и высокому отпуску при 580–620 C. Допускается изотермическая закалка в расплаве солей при 300–350 C для снижения коробления длинномерных прутков. После термообработки твёрдость составляет 269–321 HB. Нормализация при 870–890 C применяется для промежуточной обработки перед механической обработкой.
Области применения
- Изготовление ответственных крепёжных изделий — шпилек, болтов, шпилечных соединений для энергетического оборудования.
- Детали бурового инструмента и забойных двигателей, работающие при ударных нагрузках.
- Валы, оси, торсионы и полуоси в трансмиссиях тяжёлой техники.
- Элементы штамповой оснастки и пресс-форм для горячей деформации.
- Детали авиационных агрегатов и наземных пусковых систем.
- Зубчатые колёса и шестерни редукторов прокатных станов.
Технологические особенности обработки
Квадрат 20ХГСНМ обладает склонностью к образованию флокенов при недостаточном охлаждении после прокатки, поэтому поставка осуществляется с нормированным содержанием водорода — не более 2 ppm. Свариваемость ограниченная: требуется предварительный подогрев до 200–250 C и последующая термообработка. Обрабатываемость резанием в термообработанном состоянии — удовлетворительная, в горячекатаном — пониженная из-за вязкости. Для снятия внутренних напряжений после черновой механообработки рекомендуется промежуточный отпуск при 600–650 C.
Вопросы и ответы
Чем отличается квадрат 20ХГСНМ от квадрата 20ХГНМ?
Марка 20ХГСНМ дополнительно содержит кремний в количестве 0,4–0,7 %, что повышает прокаливаемость и прочностные характеристики после термообработки. Квадрат 20ХГНМ имеет меньшую прокаливаемость и применяется для менее нагруженных деталей.
Какое максимальное сечение квадрата 20ХГСНМ обеспечивает сквозную прокаливаемость?
Сквозная прокаливаемость сохраняется при сечении до 40–50 мм. Для квадрата 60 60 мм и выше наблюдается снижение механических свойств в сердцевине, что учтено в таблице нормативных значений.
Поставляется ли квадрат 20ХГСНМ в калиброванном виде?
Да, калиброванный квадрат изготавливается по ГОСТ 8559-75 с полями допусков h11 и h12. Калибровка выполняется после травления и отжига, что обеспечивает точность геометрии и чистоту поверхности.
Допускается ли сварка квадрата 20ХГСНМ без последующей термообработки?
Нет. Из-за повышенного содержания углерода и легирующих элементов сварные соединения склонны к образованию холодных трещин. Требуется предварительный подогрев 200–250 C и отпуск после сварки при 600–650 C.
